时路易斯结构式共振论等电子体分子间作用力和氢键学习教案.pptx

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1、会计学1时时路易斯结构式共振论等电子路易斯结构式共振论等电子(dinz)体分子间作用力和氢键体分子间作用力和氢键第一页，共64页。.OO.HH.HNHH.HCHHCH.NN.O路易斯结构路易斯结构(jigu)(jigu)式：以短棍表示共价键，同时用小黑点式：以短棍表示共价键，同时用小黑点表示非键合的表示非键合的“孤对电子孤对电子”的结构的结构(jigu)(jigu)式叫做路易斯结构式叫做路易斯结构(jigu)(jigu)式式(Lewisstructure)(Lewisstructure)，也叫电子结构，也叫电子结构(jigu)(jigu)式式 第1页/共64页第二页，共64页。一、路易斯结构式

2、的书写一、路易斯结构式的书写(shxi)方方法法1.1.成键数成键数-孤电子对数法孤电子对数法首先首先(shuxin)(shuxin)算出分子结构中的成键数算出分子结构中的成键数 (按惰性气体电子结构按惰性气体电子结构计算的各原子最外层电子数之和与各原子价电子总数之差的二分之一计算的各原子最外层电子数之和与各原子价电子总数之差的二分之一)和孤电子对数和孤电子对数 (等于各原子价电子数之和与成键电子总数之差的二分之一等于各原子价电子数之和与成键电子总数之差的二分之一),),然后然后(rnhu)(rnhu)按照正确的原子间连接规则写出较稳定的路易斯结构式。按照正确的原子间连接规则写出较稳定的路易斯

3、结构式。例如例如:H2O:H2O成键数成键数=(2 2+8)-(1 2+6)(2 2+8)-(1 2+6)/2=2/2=2孤电子对数孤电子对数 =(1 2+6)-2 2(1 2+6)-2 2/2=2/2=2所以所以 H H2 2O O的路易斯结构式的路易斯结构式:HOH.第2页/共64页第三页，共64页。2.2.分步法分步法 对于简单分子对于简单分子,成键数成键数-孤电子对数法书写路易斯结构简孤电子对数法书写路易斯结构简单明了单明了,但对于复杂分子但对于复杂分子,应用此法往往无从下手应用此法往往无从下手,且易出错。这且易出错。这时分步法显示出更大的优越性。下面以氯酸根离子为例详细时分步法显示出

4、更大的优越性。下面以氯酸根离子为例详细(xingx)(xingx)介绍此方法。介绍此方法。第一步第一步:确定分子的价电子总数。对于中性分子确定分子的价电子总数。对于中性分子,其价其价电子总数等于各原子的价电子数之和电子总数等于各原子的价电子数之和;如分子带一个电荷如分子带一个电荷,其价电子总数需加其价电子总数需加 (负电荷负电荷)或减或减(正电荷正电荷)一个电子。一个电子。例如例如(lr):(lr):氯酸根离子氯酸根离子 (ClO3-)(ClO3-)的价电子数为的价电子数为:7+3 6+1=26 7+3 6+1=26个个第3页/共64页第四页，共64页。第二步第二步:画出分子骨架结构。这一步需

5、要确定画出分子骨架结构。这一步需要确定(qudng)分子中分子中哪些原子通过共价键连在一起。化合物的分子式往往提供了构建骨架结构的信息。例如氯酸根离子的分子式哪些原子通过共价键连在一起。化合物的分子式往往提供了构建骨架结构的信息。例如氯酸根离子的分子式ClO3-暗示了下列骨架结构暗示了下列骨架结构:OClOO第4页/共64页第五页，共64页。画分子骨架是分步法书写画分子骨架是分步法书写(shxi)路易斯结构的关键。通常路易斯结构的关键。通常,将电负性相对较小的元素放在分子骨架的中心位置。例如磺酰氯将电负性相对较小的元素放在分子骨架的中心位置。例如磺酰氯(SO2Cl2)可画成下列骨架结构可画成下

6、列骨架结构:OSOClCl第5页/共64页第六页，共64页。复杂分子的结构简式常暗示了分子的骨架复杂分子的结构简式常暗示了分子的骨架(gji)结构。例如结构。例如,二甲基醚通常写成二甲基醚通常写成CH3OCH3,其可转化成下列骨架其可转化成下列骨架(gji)结构结构:HCOCHHHHH第6页/共64页第七页，共64页。第三步第三步:骨架结构中每两个价电子组成一个共价键。骨架结构中每两个价电子组成一个共价键。由此将价电子分成两类由此将价电子分成两类:成键电子和非键电子。由于形成成键电子和非键电子。由于形成(xngchng)一个共价键需要两个电子一个共价键需要两个电子,用分子的总价电子数减去所有共

7、价键所含的电子数用分子的总价电子数减去所有共价键所含的电子数,可计算出分子中的非键电子数。如氯酸根离子可计算出分子中的非键电子数。如氯酸根离子:26(价电子总数价电子总数)6(成键电子数成键电子数)=20(非键电子非键电子)。OClOO第7页/共64页第八页，共64页。第四步第四步:分配剩下的价电子作为非键电子分配剩下的价电子作为非键电子,让每个原子让每个原子周围满足八隅体的稳定电子结构。周围满足八隅体的稳定电子结构。ClO3-中的每个氧原子已经在中的每个氧原子已经在ClO共价键中拥有两个电子共价键中拥有两个电子,还需要还需要6个电子才能满足八隅体规则个电子才能满足八隅体规则,因此三个氧原子共

8、需要因此三个氧原子共需要18个非键电子。这样剩下的一对个非键电子。这样剩下的一对(ydu)电子用来满足氯原子的八隅体结构，所以氯酸根的路易斯结构如下：电子用来满足氯原子的八隅体结构，所以氯酸根的路易斯结构如下：.OClOO.第8页/共64页第九页，共64页。例例1 1：写出：写出 NO+NO+离子离子(lz)(lz)的路易斯结构式的路易斯结构式.NO+NO+离子只可能离子只可能(knng)(knng)有一种排布方式，见下图最左边一个：有一种排布方式，见下图最左边一个：NO+NO+离子中价电子总数等于离子中价电子总数等于 10(10(两个原子的价电子数相加后减两个原子的价电子数相加后减 1)1)

9、，扣除，扣除 1 1 个单键的个单键的 2 2 个电子，个电子，余下的余下的 8 8 个电子无论按上图中第二个那样以孤对方式分配给两个原子，还是按上图中第三或第四个那样将个电子无论按上图中第二个那样以孤对方式分配给两个原子，还是按上图中第三或第四个那样将 N NO O 单单 键改为键改为(i wi)(i wi)双键，都不能使两个原子同时满足八隅律的要求双键，都不能使两个原子同时满足八隅律的要求.这一要求只有将单键改为这一要求只有将单键改为(i wi)(i wi)叁键才能满足叁键才能满足.NONO+NO+NO+NO第9页/共64页第十页，共64页。注意：分配非键电子时，为保证每个注意：分配非键电

10、子时，为保证每个原子都满足八隅体规则原子都满足八隅体规则(guz)，如若，如若遇到缺遇到缺2个电子，则以形成一个双键来个电子，则以形成一个双键来补偿；如若遇到缺补偿；如若遇到缺4个电子，则以形成个电子，则以形成一个叁键来补偿。但需注意，在结构一个叁键来补偿。但需注意，在结构式中每个原子提供的电子数要与它的式中每个原子提供的电子数要与它的价电子数相符。价电子数相符。第10页/共64页第十一页，共64页。各原子各原子(yunz)(yunz)共提供共提供3+47=313+47=31 个价电子；离子的一价负电荷表明还应加一个电子个价电子；离子的一价负电荷表明还应加一个电子.因此必须在因此必须在 5 5

11、个原子个原子(yunz)(yunz)周围画上周围画上 16 16 对电子的对电子的 32 32 个圆点个圆点负电荷属于整个离子负电荷属于整个离子(lz)而不是个别原子！而不是个别原子！例例2 2：写出：写出 BF4-BF4-离子离子(lz)(lz)的路易斯结构式的路易斯结构式.FBFFFFBFFF第11页/共64页第十二页，共64页。练习练习(linx)：请写出：请写出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32和和SO42的路易斯结构式的路易斯结构式:第12页/共64页第十三页，共64页。有些分子可以写出几个式子（都满足有些分子可以写出几个式子（都满足(mnz)8(mnz)8 电子结构），如

12、电子结构），如 HOCNHOCN，可以写出如下三个式子：，可以写出如下三个式子：哪一个哪一个(y)更合理？可根据结构式中各原更合理？可根据结构式中各原子的子的“形式电荷形式电荷”进行判断：进行判断：第13页/共64页第十四页，共64页。q=n vq=n vn Ln Ln bn b式中，式中，q q为为 n v n v为价电子数为价电子数 n L n L为孤对电子数为孤对电子数 n b n b为成键电子数。判断为成键电子数。判断(pndun)(pndun)原则：原则：q越接近于零，越稳定越接近于零，越稳定(wndng)。所以所以(suy)，稳定性，稳定性 第14页/共64页第十五页，共64页。（

13、中国化学会第21届全国(qun u)高中学生化学竞赛（省级赛区）试题）羟胺和用同位素标记氮原子（N）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下：NH2OH+HNO2 A+H2O NH2OH+HNO2 B+H2OA、B脱水都能形成N2O，由A得到NNO和NNO，而由B只得到NNO。请分别写出A和B的路易斯结构式。竞赛竞赛(jngsi)真真题演练题演练第15页/共64页第十六页，共64页。第16页/共64页第十七页，共64页。路易斯结构式虽然能说明一些路易斯结构式虽然能说明一些(yxi)问题，但是它还是有一些问题，但是它还是有一些(yxi)局局限性：限性：1.1.对作为中心原子的第对作为中心原子的第

14、 3 3周期及其以下周期的元素而言周期及其以下周期的元素而言,价层电子数可以大于价层电子数可以大于 8.8.例如例如(lr)(lr)，SiF62-SiF62-，PCl5 PCl5 和和 SF6 SF6 中的中心原子价层中的中心原子价层 电子数分别为电子数分别为 12 12，10 10 和和 12(12(超价化合物超价化合物).).第17页/共64页第十八页，共64页。2.对于对于 氧分子的结构，第一种表示虽然符合路易斯结构式，但它不能表达氧分子显示氧分子的结构，第一种表示虽然符合路易斯结构式，但它不能表达氧分子显示(xinsh)的磁性，后两种表示方法对的磁性，后两种表示方法对.第18页/共64

15、页第十九页，共64页。3.3.有些物种的合理结构能写出不止一个有些物种的合理结构能写出不止一个.例如对例如对 NO3-NO3-4.4.离子离子(lz)(lz)而言，可以写而言，可以写 出能量相同的三个式子（但出能量相同的三个式子（但 3 3个式个式5.5.子都不代表子都不代表 NO3-NO3-离子离子(lz)(lz)的实际结构），此时鲍林的共振的实际结构），此时鲍林的共振6.6.论此时应运而生论此时应运而生 .NOOO+NOOONOOO第19页/共64页第二十页，共64页。2-5-2 共振共振(gngzhn)论论一一.共振论的基本概念共振论的基本概念共振论是鲍林共振论是鲍林(L.Pauling

16、)(L.Pauling)于于2020世纪世纪3030年代年代(nindi)(nindi)提出的。提出的。共振论认为：不能用经典结构式圆满表示的分子，其真实结构是由多种可能的经典极限式叠加共振论认为：不能用经典结构式圆满表示的分子，其真实结构是由多种可能的经典极限式叠加(共振杂化共振杂化)而成的。而成的。第20页/共64页第二十一页，共64页。例如：例如：CO32-中的三个碳氧是等同中的三个碳氧是等同(dngtng)的，键长均为的，键长均为0.128nm。但是价键式却只能表示为：但是价键式却只能表示为：而共振论将而共振论将 CO32-CO32-的真实结构的真实结构(jigu)(jigu)表示为：

17、表示为：上式的意思上式的意思(y s)(y s)是：是：CO32-CO32-的真实结构是上述三个共振结构式的真实结构是上述三个共振结构式(基本式、极限式、参与结构式等基本式、极限式、参与结构式等)的共振杂化体。的共振杂化体。第21页/共64页第二十二页，共64页。必必须须十十分分明明确确地地指指出出(zh(zh ch)ch)：真真正正的的杂杂化化体体或或中中介介体体是是一一个个单单一一的的物物质质，决决不不是是几几个个极极限限式式的的混混合合物物。共共振振论论一一再再强强调调在在任任何何时时候候，共共振振杂杂化化体体都都是是一一个个单单独的物质，只能有一个结构。独的物质，只能有一个结构。根据共

18、振论，烯丙基正离子可表示为：根据共振论，烯丙基正离子可表示为：第22页/共64页第二十三页，共64页。1 1，3-3-丁二烯一共可写出上面六个共振结构式。丁二烯一共可写出上面六个共振结构式。各称共振结构式，各称共振结构式，综合称共振杂化体，从综合称共振杂化体，从是靠可动电子云互相转变是靠可动电子云互相转变(zhunbin)(zhunbin)而而成，哪一个也不是成，哪一个也不是1 1，3-3-丁二烯的真实结构，不能单独表示、单纯存在，其丁二烯的真实结构，不能单独表示、单纯存在，其真实结构介于真实结构介于之间之间 第23页/共64页第二十四页，共64页。2.2.2.2.书写极限结构式遵循的基本书写

19、极限结构式遵循的基本书写极限结构式遵循的基本书写极限结构式遵循的基本(jbn)(jbn)(jbn)(jbn)原则原则原则原则 共共共共振振振振极极极极限限限限结结结结构构构构式式式式不不不不能能能能随随随随便便便便书书书书写写写写(shxi)(shxi)(shxi)(shxi)，要要要要遵遵遵遵守守守守一一一一些些些些书书书书写写写写(shxi)(shxi)(shxi)(shxi)规则：规则：规则：规则：必必必必须须须须符符符符合合合合经经经经典典典典LewisLewisLewisLewis结结结结构构构构式式式式的的的的书书书书写写写写(shxi)(shxi)(shxi)(shxi)规规规规

20、则则则则。比比比比如如如如碳碳碳碳原原原原子必须是子必须是子必须是子必须是4 4 4 4价，第二周期元素的价电子数不能超过价，第二周期元素的价电子数不能超过价，第二周期元素的价电子数不能超过价，第二周期元素的价电子数不能超过8 8 8 8个等。个等。个等。个等。例如：例如：例如：例如：第24页/共64页第二十五页，共64页。电子位置电子位置(wi zhi)(wi zhi)变，原子的位置变，原子的位置(wi zhi)(wi zhi)不变。离域所涉及到的电子一般为不变。离域所涉及到的电子一般为电子，或为非键电子对以及容易离域到电子，或为非键电子对以及容易离域到P P轨道上的电子。轨道上的电子。所有

21、的极限结构式中，配对所有的极限结构式中，配对(pidu)的或不配对的或不配对(pidu)的电子数目应保持一致。的电子数目应保持一致。例如：例如：要求有关要求有关(yugun)的原子必须共平面。即有关的原子必须共平面。即有关(yugun)原子为原子为SP2或或SP杂化杂化(有关有关(yugun)原子指的是电子位置变化所涉及到的原子原子指的是电子位置变化所涉及到的原子)。第25页/共64页第二十六页，共64页。再如：重氮甲烷再如：重氮甲烷(ji wn)CH2N2(ji wn)CH2N2两个极限式的不配对两个极限式的不配对(pi du)(pi du)的电子数为的电子数为 0 0，是允许的，是允许的

22、第一个极限式的不配对电子第一个极限式的不配对电子(dinz)(dinz)数为数为0 0，第二个极限式的，第二个极限式的不配对电子不配对电子(dinz)(dinz)数为数为2 2，是不允许的，是不允许的 第26页/共64页第二十七页，共64页。写出下列分子或离子可能写出下列分子或离子可能(knng)的的共振体。共振体。NO3和和O3SO3和和CO32第27页/共64页第二十八页，共64页。3.3.极限式对共振杂化体的贡献极限式对共振杂化体的贡献共振是稳定因素。共振杂化体的能量低于任一参与共振共振是稳定因素。共振杂化体的能量低于任一参与共振的极限式。但并不是所有的极限式。但并不是所有(suyu)(

23、suyu)的共振结构对描述共振杂化体的共振结构对描述共振杂化体的贡献是等同的。的贡献是等同的。含完整八隅体的结构比在价电子层上少于含完整八隅体的结构比在价电子层上少于8 8个电子的个电子的结构更稳定，贡献更大结构更稳定，贡献更大;第28页/共64页第二十九页，共64页。各共振极限各共振极限(jxin)(jxin)结构式中，共价键的数目越多，其能量越低。结构式中，共价键的数目越多，其能量越低。电荷没有分离的共振极限电荷没有分离的共振极限(jxin)(jxin)结构式稳定。结构式稳定。电荷分布符合元素电荷分布符合元素(yun s)(yun s)电负性预计的共振极限结构式更稳定。电负性预计的共振极限

24、结构式更稳定。第29页/共64页第三十页，共64页。练习练习(linx)(linx)：说明各共振式在下列共振杂化体结构中的贡献。：说明各共振式在下列共振杂化体结构中的贡献。贡献：贡献：ABC讨论讨论(toln)：A共价键数目多，没有电荷分离共价键数目多，没有电荷分离;B违反电负性违反电负性规则规则;C不符合八隅体规则不符合八隅体规则第30页/共64页第三十一页，共64页。2.6 2.6 等电子等电子(dinz)(dinz)体体 等电子体原理：具有相同的通式等电子体原理：具有相同的通式 AXmAXm，价电子总数价电子总数(zngsh)(zngsh)相等的分子或离子具有相同的结构特征。相等的分子或

25、离子具有相同的结构特征。“相同的结构特征相同的结构特征”包括：电子结构、分子的立体结构，化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为包括：电子结构、分子的立体结构，化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180180或或9090等特定的角度。等特定的角度。第31页/共64页第三十二页，共64页。例例:CO2:CO2、CNSCNS、NO2+NO2+、N3N3 具有相同的通式具有相同的通式AX2AX2，价电子总数，价电子总数1616，具有相同的结构具有相同的结构直线型分子直线型分子(fnz)(fnz)，中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取spsp杂化轨道，形杂化轨道，形成直线形

26、骨架，键角为成直线形骨架，键角为180180，分子，分子(fnz)(fnz)里里有两套有两套 34 p-p 34 p-p 大大 键。键。第32页/共64页第三十三页，共64页。例例:CO32、NO3、SO3等离子或分子等离子或分子(fnz)相同的通式相同的通式AX3，总价电子数总价电子数24，有相同的结构有相同的结构平面平面(pngmin)三角形分子三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的骨架，有一套杂化轨道形成分子的骨架，有一套 46p-p大大 键。键。例例:SO2:SO2、O3O3、NO2NO2等离子或分子等离子或分子(fnz)(fnz)，A

27、X2，18e，中心原子取中心原子取sp2杂化形式，杂化形式，平面三角形，平面三角形，中心原子上有中心原子上有1对孤对电子对孤对电子(处于分子平面上处于分子平面上)，分子，分子 立体结构为立体结构为V型型(或角型、折线型或角型、折线型)，有一套符号为，有一套符号为 34的的p-p大大 键。键。第33页/共64页第三十四页，共64页。在在BF3、CO32-、BF4-、PO43-分子中，哪些分子中，哪些(nxi)分子属于分子属于等电子体？等电子体？第34页/共64页第三十五页，共64页。第35页/共64页第三十六页，共64页。2.7 2.7 分子分子(fnz)(fnz)间力间力 除化学键除化学键(共

28、价键、离子键、金属键共价键、离子键、金属键)外，分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间力。相对外，分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间力。相对(xingdu)(xingdu)于化学键，分子间力是一类弱作用力。于化学键，分子间力是一类弱作用力。化学键的键能数量级达化学键的键能数量级达 102102，甚至，甚至103kJ/mol103kJ/mol，而分子间力的能量只达，而分子间力的能量只达 nn10kJ/molnn10kJ/mol 的数量级，比化学键弱得多。相对

29、的数量级，比化学键弱得多。相对(xingdu)(xingdu)于化学键，大多数分子间力又是短程作用力，只有当分子或基团于化学键，大多数分子间力又是短程作用力，只有当分子或基团(为简捷起见下面统称为简捷起见下面统称“分子分子”)”)距离很近时才显现出来。范德华力和氢键是两类最常见的分子间力，分别介绍如下。距离很近时才显现出来。范德华力和氢键是两类最常见的分子间力，分别介绍如下。第36页/共64页第三十七页，共64页。n n一、范德华力一、范德华力一、范德华力一、范德华力n n 范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。范德华力普遍地存在于固、液、

30、气态任何微粒之间。范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。n n 微粒相离稍远，就可忽略；微粒相离稍远，就可忽略；微粒相离稍远，就可忽略；微粒相离稍远，就可忽略；n n 范德华力没有方向性和饱和范德华力没有方向性和饱和范德华力没有方向性和饱和范德华力没有方向性和饱和(boh)(boh)(boh)(boh)性，不受微粒之间的方向与个数的性，不受微粒之间的方向与个数的性，不受微粒之间的方向与个数的性，不受微粒之间的方向与个数的限制。限制。限制。限制。n n 范德华力可分解为三种不同来源的作用力：范德华力可分解为三种不同来源的作用力：范德华力可分解为三种不同来源的作用力：范德华力可分解为三种不

31、同来源的作用力：n n 色散力色散力色散力色散力n n 诱导力诱导力诱导力诱导力n n 取向力。取向力。取向力。取向力。第37页/共64页第三十八页，共64页。1.1.1.1.色散力色散力色散力色散力所所所所有有有有单单单单一一一一原原原原子子子子或或或或多多多多个个个个原原原原子子子子键键键键合合合合而而而而成成成成的的的的分分分分子子子子、离离离离子子子子或或或或者者者者(huzh)(huzh)(huzh)(huzh)分分分分子子子子中中中中的的的的基基基基团团团团(统统统统称称称称分分分分子子子子)。相相相相对对对对于于于于电电电电子子子子，分分分分子子子子中中中中原原原原子子子子的的的

32、的位位位位置置置置相相相相对对对对固固固固定定定定，而而而而分分分分子子子子中中中中的的的的电电电电子却围绕整个分子快速运动着。子却围绕整个分子快速运动着。子却围绕整个分子快速运动着。子却围绕整个分子快速运动着。于是，分子的正电荷重心与负电于是，分子的正电荷重心与负电荷重心时时刻刻荷重心时时刻刻(sh sh k k)不重合，产生瞬时偶极。分子相不重合，产生瞬时偶极。分子相互靠拢时，它们的瞬时偶极矩之互靠拢时，它们的瞬时偶极矩之间会产生电性引力，这就是色散间会产生电性引力，这就是色散力。色散力不仅是所有分子都有力。色散力不仅是所有分子都有的最普遍存在的范德华力，而且的最普遍存在的范德华力，而且经

33、常是范德华力的主要构成。经常是范德华力的主要构成。第38页/共64页第三十九页，共64页。色散力没有方向，分子的瞬时偶极矩的矢量方向时刻色散力没有方向，分子的瞬时偶极矩的矢量方向时刻色散力没有方向，分子的瞬时偶极矩的矢量方向时刻色散力没有方向，分子的瞬时偶极矩的矢量方向时刻在变动之中，瞬时偶极矩的大小也始终在变动之中，在变动之中，瞬时偶极矩的大小也始终在变动之中，在变动之中，瞬时偶极矩的大小也始终在变动之中，在变动之中，瞬时偶极矩的大小也始终在变动之中，然而，可以想见，分子越大、分子内电子越多，分然而，可以想见，分子越大、分子内电子越多，分然而，可以想见，分子越大、分子内电子越多，分然而，可以

34、想见，分子越大、分子内电子越多，分子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易(rngy)(rngy)(rngy)(rngy)变形，色散力就越大。衡量分子变形性的变形，色散力就越大。衡量分子变形性的变形，色散力就越大。衡量分子变形性的变形，色散力就越大。衡量分子变形性的物理量叫做极化率物理量叫做极化率物理量叫做极化率物理量叫做极化率(符号符号符号符号a)a)a)a)。分子极化率越大，变形性越大，色散力就越大。例分子极化率越大，变形性越大，色散力就越大。例分子极化率越大，变形性越大

35、，色散力就越大。例分子极化率越大，变形性越大，色散力就越大。例如如如如:HCl:HCl:HCl:HCl、HBrHBrHBrHBr、HIHIHIHI的色散力依次增大，分别为的色散力依次增大，分别为的色散力依次增大，分别为的色散力依次增大，分别为16.8316.8316.8316.83、21.9421.9421.9421.94、25.87kJ/mol25.87kJ/mol25.87kJ/mol25.87kJ/mol，而，而，而，而ArArArAr、COCOCOCO、H2OH2OH2OH2O的色散力只有的色散力只有的色散力只有的色散力只有8.508.508.508.50、8.758.758.758.

36、75、9.00kJ/mol9.00kJ/mol9.00kJ/mol9.00kJ/mol。第39页/共64页第四十页，共64页。2.2.2.2.取向力取向力取向力取向力取取取取向向向向力力力力，又又又又叫叫叫叫定定定定向向向向力力力力，是是是是极极极极性性性性分分分分子子子子(fnz)(fnz)(fnz)(fnz)与与与与极极极极性性性性分分分分子子子子(fnz)(fnz)(fnz)(fnz)之间的固有偶极与固有偶极之间的静电引力。之间的固有偶极与固有偶极之间的静电引力。之间的固有偶极与固有偶极之间的静电引力。之间的固有偶极与固有偶极之间的静电引力。取向力只有极性分子与极性分子之间才存在。分子偶

37、极矩越大，取向力越大。如：取向力只有极性分子与极性分子之间才存在。分子偶极矩越大，取向力越大。如：HClHCl、HBrHBr、HIHI的偶极矩依次减小，因而其取向力分别为的偶极矩依次减小，因而其取向力分别为3.313.31、0.690.69、0.025kJ/mol0.025kJ/mol，依次减小。对大多数极性分子，取向力仅占其范德华力构成，依次减小。对大多数极性分子，取向力仅占其范德华力构成(guchng)(guchng)中的很小分额，只有少数强极性分子例外。中的很小分额，只有少数强极性分子例外。第40页/共64页第四十一页，共64页。取向取向(q xin)力力第41页/共64页第四十二页，共

38、64页。3.3.3.3.诱导力诱导力诱导力诱导力在在在在极极极极性性性性分分分分子子子子的的的的固固固固有有有有偶偶偶偶极极极极诱诱诱诱导导导导下下下下，临临临临近近近近(ln(ln(ln(ln jn)jn)jn)jn)它它它它的的的的分分分分子子子子会会会会产产产产生生生生诱诱诱诱导导导导偶偶偶偶极极极极，分分分分子子子子间间间间的的的的诱诱诱诱导导导导偶偶偶偶极极极极与与与与固固固固有有有有偶偶偶偶极之间的电性引力称为诱导力。极之间的电性引力称为诱导力。极之间的电性引力称为诱导力。极之间的电性引力称为诱导力。诱导偶极矩的大小由诱导偶极矩的大小由 固有偶极的偶极矩固有偶极的偶极矩(m)(m)

39、大小和分子大小和分子(fnz)(fnz)变形性的大小决定。极化率越大变形性的大小决定。极化率越大,分子分子(fnz)(fnz)越容易变形越容易变形,在同一固有偶极作用下产生的诱导偶极矩就越大。在同一固有偶极作用下产生的诱导偶极矩就越大。第42页/共64页第四十三页，共64页。如放射性稀有气体氡如放射性稀有气体氡(致癌物致癌物)在在2020C C水中溶解度为水中溶解度为 230cm3/L230cm3/L。而氦在同样条件下的溶解度却只有。而氦在同样条件下的溶解度却只有8.61cm3/L8.61cm3/L。又如，水中溶解的氧气。又如，水中溶解的氧气(20(20C C溶解溶解30.8cm3/L)30.

40、8cm3/L)比氮气多得多，跟空气里氮氧比正相反，也可归结为比氮气多得多，跟空气里氮氧比正相反，也可归结为O2O2的极化率比的极化率比 N2N2的大得多。的大得多。同理，极化率同理，极化率(a)(a)相同相同(xin tn)(xin tn)的分子在偶极矩的分子在偶极矩(m)(m)较大的分子作用下产生的诱导力也较大。较大的分子作用下产生的诱导力也较大。第43页/共64页第四十四页，共64页。第44页/共64页第四十五页，共64页。色散色散色散色散(ssn)(ssn)力、取向力和诱导力力、取向力和诱导力力、取向力和诱导力力、取向力和诱导力第45页/共64页第四十六页，共64页。分子越大、分子内电子

41、越多，分子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易分子越大、分子内电子越多，分子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易(rngy)变形，色散力就越大。变形，色散力就越大。分子分子(fnz)极化率越大，变形性越大，色散力就越大极化率越大，变形性越大，色散力就越大第46页/共64页第四十七页，共64页。判断判断(pndun)下列各组分子之间存在什么形式下列各组分子之间存在什么形式的分子间作用力。的分子间作用力。H2S气体分子气体分子CH4分子分子Ne与水与水CH3Br体分子体分子NH3分子分子Br2与与CCl4第47页/共64页第四十八页，共64页。二、氢键二、氢键二、氢键二、氢键氢键是已经以共价键

42、与其他原子键合的氢原子与另一氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子之间产生的分子间作用个原子之间产生的分子间作用个原子之间产生的分子间作用个原子之间产生的分子间作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)力，是除范德力，是除范德力，是除范德力，是除范德华力外的另一种常见分子间作用华力外的另一种常见分子间作用华力外的另一种常见分子间作用华力外的另一种常见分子间作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)力。通常，力。通常，力。通常，力。通常，发生氢键作用发生氢

43、键作用发生氢键作用发生氢键作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)的氢原子两边的原子必须是强的氢原子两边的原子必须是强的氢原子两边的原子必须是强的氢原子两边的原子必须是强电负性原子。电负性原子。电负性原子。电负性原子。第48页/共64页第四十九页，共64页。第49页/共64页第五十页，共64页。(NH(NH3 3,H,H2 2O,HF)has the highest boiling pointO,HF)has the highest boiling point 第50页/共64页第五十一页，共64页。从图中可以看到氢键从图中可以看到氢键从图中可以看到氢键从图中可以看到氢键(

44、qn jin)(qn jin)对对对对HFHF、H2OH2O及及及及NH3NH3的熔沸的熔沸的熔沸的熔沸点的影响点的影响点的影响点的影响第51页/共64页第五十二页，共64页。、氢键解释了水的特殊物理性质、氢键解释了水的特殊物理性质、氢键解释了水的特殊物理性质、氢键解释了水的特殊物理性质水水水水的的的的物物物物理理理理性性性性质质质质十十十十分分分分特特特特异异异异。与与与与同同同同周周周周期期期期氢氢氢氢化化化化物物物物相相相相比比比比，冰冰冰冰的的的的密密密密度度度度小小小小、4 4C C时时时时水水水水的的的的密密密密度度度度最最最最大大大大、水水水水的的的的熔熔熔熔沸沸沸沸点点点点高高

45、高高、水水水水的的的的比比比比热热热热大大大大、水水水水的的的的蒸蒸蒸蒸气气气气(zhn(zhn q)q)压压压压小小小小、等等。等等。等等。等等。水的这些特异物理性质对于生命的存在有着决定性的意义。如若水的熔沸点相当于后三个周期同族氢化物熔沸点变化趋势向前外推的估算值，地球温度下的水就不会呈液态，如今的地貌不可能呈现，生命体不会出现水的这些特异物理性质对于生命的存在有着决定性的意义。如若水的熔沸点相当于后三个周期同族氢化物熔沸点变化趋势向前外推的估算值，地球温度下的水就不会呈液态，如今的地貌不可能呈现，生命体不会出现(chxin)(chxin)。如若冰的密度比液态水的密度大，如若液态水从。如

46、若冰的密度比液态水的密度大，如若液态水从0 0C C升至升至4 4C C密度不增大，地球上的所有水体在冬天结冰时，所有水生生物都会冻死。密度不增大，地球上的所有水体在冬天结冰时，所有水生生物都会冻死。第52页/共64页第五十三页，共64页。冰的晶体结构：冰的晶体结构：(小球代表氢原子小球代表氢原子,大球代表氧原子大球代表氧原子,实线代表实线代表HO键，虚线代表氢键键，虚线代表氢键)第53页/共64页第五十四页，共64页。OHO具有具有(jyu)方向性。方向性。氢键有方向性的性质不同于范德氢键有方向性的性质不同于范德华力华力,而与共价键相同。氢键有而与共价键相同。氢键有饱和性饱和性,每摩尔冰里只

47、有每摩尔冰里只有2N0个氢个氢键。键。第54页/共64页第五十五页，共64页。冰熔化为液态水，至多只能打破冰熔化为液态水，至多只能打破冰中全部氢键冰中全部氢键(qn jin)(qn jin)的约的约13%13%。这就意味着这就意味着,刚刚熔化的水中仍分布刚刚熔化的水中仍分布着大量近距有序的冰晶结构微小集着大量近距有序的冰晶结构微小集团团(有人称之为有人称之为“冰山结构冰山结构”iceberg)”iceberg)。随温度升高，同时发。随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构生两种相反的过程：一是冰晶结构小集团受热不断崩溃；另一是水分小集团受热不断崩溃；另一是水分子间距因热运动不断增大。子

48、间距因热运动不断增大。0 04 4C C间，前者占优势，间，前者占优势，4 4C C以上，后者占优势，以上，后者占优势，4 4C C时，两者时，两者互不相让互不相让,招致水的密度最大。水的招致水的密度最大。水的比热大，也是由于水升温过程需要比热大，也是由于水升温过程需要打破除范德华力外的额外氢键打破除范德华力外的额外氢键(qn(qn jin)jin)。水的蒸发热高，原因相同。水的蒸发热高，原因相同。第55页/共64页第五十六页，共64页。水调节水调节水调节水调节(tioji)(tioji)体体体体温温温温水的比热大水的比热大水的比热大水的比热大 ：(1g(1g(1g(1g水从水从水从水从150

49、C150C150C150C升到升到升到升到160C160C160C160C时需要时需要时需要时需要4.2J4.2J4.2J4.2J热量热量热量热量)大于其大于其大于其大于其他溶剂和其他固体物质，即使体内产热较多，也因热能被水他溶剂和其他固体物质，即使体内产热较多，也因热能被水他溶剂和其他固体物质，即使体内产热较多，也因热能被水他溶剂和其他固体物质，即使体内产热较多，也因热能被水吸收体温不会大幅度上升；吸收体温不会大幅度上升；吸收体温不会大幅度上升；吸收体温不会大幅度上升；水的蒸发热大：水的蒸发热大：水的蒸发热大：水的蒸发热大：(1g(1g(1g(1g水在水在水在水在370C370C370C37

50、0C时完全蒸发需要吸热时完全蒸发需要吸热时完全蒸发需要吸热时完全蒸发需要吸热 2 2 2 24kJ)4kJ)4kJ)4kJ)当体内产热过多时，少量水蒸发当体内产热过多时，少量水蒸发当体内产热过多时，少量水蒸发当体内产热过多时，少量水蒸发(出汗出汗出汗出汗)，就可以散发较多的，就可以散发较多的，就可以散发较多的，就可以散发较多的热量；热量；热量；热量；水的流动性大：可经各部分体液交流和血液循环，将热量分布水的流动性大：可经各部分体液交流和血液循环，将热量分布水的流动性大：可经各部分体液交流和血液循环，将热量分布水的流动性大：可经各部分体液交流和血液循环，将热量分布于全身。于全身。于全身。于全身。